KR20130016760A - 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 송신신호를 생성하는 방법, 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 프리앰블을 검출하는 방법 및 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 복원하는 방법 - Google Patents

Abstract

개시된 기술은 주파수 오프셋에 의한 프리앰블 검출 성능 열화를 방지하기 위한 사전-공액화된 프리앰블에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 송신신호를 생성하는 방법, 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 프리앰블을 검출하는 방법 및 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 복원하는 방법에 관한 것이다. 실시예들 중에서, 송신기가 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 송신 신호를 생성하는 방법은, 데이터 심볼 및 파일럿 심볼을 포함하는 송신 심볼을 생성하는 단계; 동기화를 위한 프리앰블 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 프리앰블 시퀀스 중 적어도 일부에 공액(conjugate) 연산을 수행하는 단계; 및 상기 적어도 일부에 공액 연산이 수행된 프리앰블 시퀀스를 상기 송신심볼에 삽입하여 상기 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하는 송신 신호 생성 방법을 포함한다.

Description

사전-공액화된 프리앰블이 포함된 송신신호를 생성하는 방법, 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 프리앰블을 검출하는 방법 및 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 복원하는 방법{METHOD FOR GENERATING TRANSMISSION SIGNAL INCLUDING PRE-CONJUGATED PREAMBLE, METHOD FOR DETECTING PREAMBLE FROM RECEIVED SIGNAL INCLUDING PRE-CONJUGATED PREAMBLE AND METHOD FOR RESTORING PREAMBLE FROM RECEIVED SIGNAL INCLUDING PRE-CONJUGATED PREAMBLE}

개시된 기술은 주파수 오프셋에 의한 프리앰블 검출 성능 열화를 방지하기 위한 사전-공액화된 프리앰블에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 송신신호를 생성하는 방법, 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 프리앰블을 검출하는 방법 및 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 복원하는 방법에 관한 것이다.

송신기와 수신기 간의 시간 동기화와 주파수 동기화를 위하여, 프리앰블(preamble) 신호가 사용된다. 프리앰블 신호의 일례로, CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스가 사용될 수 있다. 도 1은 일반적인 형태의 CAZAC 시퀀스를 예를 들어 도시한 그래프이다. 도 1에서 확인할 수 있듯이, CAZAC 시퀀스는 동상(inphase, 실수) 성분과 직교(quadrature, 허수) 성분 모두 중심점을 기준으로 좌우 대칭인 특성이 있다. CAZAC 시퀀스의 전력 분포는 시간(time) 인덱스(index)에 관계없이 항상 일정한 값을 나타낸다. 또한, CAZAC 시퀀스의 순환 자기상관(cyclic auto-correlation) 결과는 on-time 지점 외에서는 모두 0이 나타나는 우수한 상관특성을 가진다. 일례로, 시퀀스의 길이가 L인 CAZAC 시퀀스 C는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, u는 CAZAC 시퀀스 인덱스를 의미하며, n은 샘플 인덱스를 의미한다. 이러한 CAZAC 시퀀스의 좌우 대칭 특성과 우수한 상관 특성에 따라, CAZAC 시퀀스는 무선 통신 시스템에서 프리앰블로 많이 이용된다. 이때, 프리앰블은 자기상관 값을 이용한 방식으로 검출될 수 있다. 그러나, 작게 분할된 협대역 반송파를 사용하는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex) 통신 시스템과 같이, 주파수 오프셋의 영향을 많이 받는 환경에서는 이와 같은 프리앰블 검출 시 성능 열화가 크게 발생한다는 문제점이 있다.

도 2는 일반적인 OFDM 시스템의 기저 대역 송수신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 송신기(200)는 정보 생성부(Information Generator, 210), 데이터 심볼 맵퍼(Data Symbol Mapper, 220), 파일럿 생성부(Pilot Generator, 230), 심볼 삽입부(Symbol Insertion, 240), 가드 밴드 삽입부(Guard Band Insertion, 250), 프리앰블 삽입부(Preamble Insertion, 260), IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산부(270) 및 가드 인터벌 삽입부(Guard Interval Insertion, 280)를 포함한다. 정보 생성부(210)는 전송하고자 하는 이진 데이터를 생성한다. 생성된 이진 데이터는 데이터 심볼 맵퍼(220)에서 데이터 심볼로 맵핑 및 변조된다. 파일럿 생성부(230)는 송수신단이 동일하게 알고 있는 파일럿 심볼을 생성한다. 심볼 삽입부(240)는 파일럿 심볼을 데이터 심볼에 삽입하여 부반송파에 할당한다. 가드 밴드 삽입부(250)는 인접 채널과의 간섭을 줄이기 위해 정보 전송이 이루어 지지 않는 가드 밴드(Guard Band)를 심볼들이 할당된 부반송파 대역 위/아래 주파수 대역의 부반송파에 각각 할당한다. 프리앰블 삽입부(260)은 이러한 프레임의 맨 앞에 프리앰블을 삽입한다. 이후, IFFT 연산부(270)는 각 반송파 대역에 할당된 주파수 영역의 신호를 시간 영역의 신호로 변환한다. 가드 인터벌 삽입부(280)는 변환된 신호 전/후 시간 영역에 가드 인터벌을 주어 최종적으로 전송되는 기저 대역 신호를 생성한다.

도 3은 자기상관 연산을 이용하여 프리앰블을 검출하는 프리앰블 검출부를 설명하기 위한 블록도이다. 도 3을 참조하여, 프리앰블 검출을 위한 대략적 시간 동기 방식 중 자기상관 방식을 이용한 위치 추정 알고리즘의 구조를 설명한다. 프리앰블 검출부(300)는 수신 신호의 일부를 저장하는 버퍼(310), 자기상관 연산을 수행하는 자기상관부(320) 및 자기 상관값을 이용하여 프리앰블을 검출하는 검출부(330)를 포함한다. 버퍼(310)는 FFT 심볼 사이즈의 버퍼 공간을 포함하여, 수신 신호의 적어도 일부를 저장한다. 자기상관부(320)는 버퍼에 저장된 수신신호를 이용하여 자기연산을 수행한다. 예컨대, 자기상관부(320)는 CAZAC 시퀀스와 같이 중심점에서 좌우 대칭을 나타내는 시퀀스가 프리앰블로 사용되는 경우, 대칭 되는 위치의 값이 동일 함을 이용하여 수학식 2와 같이 자기상관 연산을 수행할 수 있다.

여기서 N은 FFT size를 나타내고, r[·]은 수신 신호를 나타낸다.

검출부(330)는 자기상관 연산 결과를 이용하여, 프리앰블을 검출한다. 예컨대, 검출부(330)는 수학식 3과 같이 자기상관 절대값의 제곱이 최대가 되는 시간 τ를 산출하여 프리앰블을 검출할 수 있다.

CAZAC 시퀀스의 경우 중심점에서 좌우 대칭 특성을 가지며 자기상관 성능이 우수하기 때문에 자기상관 연산을 이용하여 프리앰블의 검출이 가능하다. 일례로, 이동통신 시스템의 경우, 수학식 2 및 수학식 3과 같은 자기상관 연산 및 프리앰블 검출은 단말 또는 기지국에서 수행될 수 있다.

하지만 주파수 오프셋이 존재하는 환경에서 자기상관 연산을 수행할 경우, 수학식 4와 같이 각 인덱스 n의 주파수 오프셋에 의한 위상 회전량이 증가하기 때문에 주파수 오프셋에 의한 상관 결과의 변형이 매우 크게 나타나는 문제점이 있다.

여기서, s[·]은 송신 신호를 의미하며, f₀는 주파수 오프셋을 의미한다. 본 명세서에서는 편의 상 송수신신호 간에 주파수 오프셋에 따른 영향만을 고려한다. 주파수 오프셋의 영향은 인덱스에 따라 증가하는 모습을 보이며, 공통분모가 되지 않아 파워 연산을 수행했을 때 사라지지 않게 되며, 이에 따라 검출 성능이 크게 열화 되는 요인이 된다. 이러한 주파수 오프셋의 영향으로 인한 성능 열화를 방지하기 위한 방법으로, CAZAC 시퀀스를 반복하여 전송하는 방법, 및, 차동 연산을 수행하면 CAZAC 시퀀스가 되는 pre-differential CAZAC 시퀀스를 프리앰블로 사용함으로써, 자기상관 연산의 적용이 가능하도록 하는 방법이 있다.

일반적인 CAZAC 시퀀스를 그대로 사용하는 경우에는, 주파수 오프셋에 의한 성능 열화가 발생하며, 이를 방지하기 위해 pre-differential CAZAC 시퀀스를 프리앰블로 사용하는 경우에는, 차동 연산을 추가적으로 수행해야 하므로 복잡도가 증가한다는 문제점이 있다. 개시된 기술에서는 이러한 문제점을 해결하여, 연산의 복잡도를 증가시키지 않으면서도 주파수 오프셋에 의한 성능 열화가 발생하지 않는 사전-공액화(Pre-conjugate)된 프리앰블을 제공하는 것을 과제로 한다. 개시된 기술은 이러한 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 송신신호를 생성하는 방법, 사전-공액화된 프리앰블이 포함된 수신신호로부터 프리앰블을 검출, 및 복원하는 방법을 제공한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제1 측면은 송신기가 수신기에 전송할 송신 신호를 생성하는 방법에 있어서, 데이터 심볼 및 파일럿 심볼을 포함하는 송신 심볼을 생성하는 단계; 동기화를 위한 프리앰블 시퀀스를 생성하는 단계; 상기 프리앰블 시퀀스 중 적어도 일부에 공액(conjugate) 연산을 수행하는 단계; 및 상기 적어도 일부에 공액 연산이 수행된 프리앰블 시퀀스를 상기 송신심볼에 삽입하여 상기 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하는 송신 신호 생성 방법을 제공한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제2 측면은 수신기가 수신 신호에서 프리앰블을 검출하는 방법에 있어서, 수신되는 신호를 버퍼에 저장하는 단계; 상기 저장된 신호에 공액 연산 없는 자기상관 연산을 수행하는 단계; 및 상기 연산 결과를 기초로 상기 프리앰블을 검출하는 단계를 포함하는 프리앰블 검출 방법을 제공한다.

상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 개시된 기술의 제3 측면은 수신기가 수신 신호로부터 프리앰블을 복원하는 방법에 있어서, 전체 시퀀스 중 적어도 일부에 미리 공액(conjugate) 연산이 수행된 후 송신된 상기 프리앰블을 수신하는 단계; 상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행되지 않고 송신된 신호를 보간(interpolation)하여 상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 신호를 추정하는 단계; 및 상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 신호를, 실수부는 그대로 유지하고, 허수부는 상기 추정된 허수부로 하여 복원하는 단계를 포함하는 프리앰블 복원 방법을 제공한다.

개시된 기술의 실시 예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시 예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

개시된 기술의 일 실시예에 따르면, 연산의 복잡도를 증가시키지 않으면서도 주파수 오프셋에 의한 성능 열화가 발생하지 않는 프리앰블 검출이 가능하다. 개시된 기술에 따르면, 프리앰블에 간단한 사전-공액화 처리를 함으로써, 프리앰블의 큰 변경 없이도 주파수 오프셋에 의한 성능 열화를 방지할 수 있다. 또한, 개시된 기술에서는 사전-공액화된 프리앰블을 사용하면서도 주파수 동기의 성능을 크게 열화시키지 않는 방법을 제공한다.

도 1은 일반적인 형태의 CAZAC 시퀀스를 예를 들어 도시한 그래프이다.
도 2는 일반적인 OFDM 시스템의 기저 대역 송수신기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 자기상관 연산을 이용하여 프리앰블을 검출하는 프리앰블 검출부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 송신 신호 생성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 종래의 프리앰블 검출과정에서 주파수 오프셋의 영향을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 개시된 기술의 일 실시예에 따라 프리앰블 검출과정에서 주파수 오프셋의 영향이 상쇄된 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 공액 연산된 프리앰블 시퀀스를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 수신기가 수신 신호에서 프리앰블을 검출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 수신 신호에서 프리앰블 신호를 복원하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 성능을 나타낸 그래프이다.
도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 성능과, 종래의 프리앰블 검출 성능을 비교한 그래프이다.
도 12는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 방법을 적용한 경우 주파수 동기 성능을 나타낸 그래프이다.

개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

“제1”, “제2” 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 4는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 송신 신호 생성 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 실시예에서는 수신기에 전송할 송신 신호를 생성하는 송신기가 사전-공액화(Pre-Conjugate) 처리가 된 프리앰블 시퀀스를 송신 심볼과 함께 송신하고, 수신기는 공액 연산 없는 자기상관 연산을 수행하는 기법을 제공한다. 이러한 기법에 따르면, 주파수 오프셋이 존재하는 환경에서 자기상관 연산을 이용하여 프리앰블을 검출할 때 발생하는, 주파수 오프셋 인덱스의 불일치로 인한 성능 열화를 줄일 수 있다.

우선, S410 단계에서, 송신기는 데이터 심볼 및 파일럿 심볼을 포함하는 송신 심볼을 생성한다. 예컨대, 송신기는 다음과 같이 송신 심볼을 생성할 수 있다. 송신기는 수신기에 전송하고자 하는 이진 데이터를 생성한 후, 데이터 심볼로 매핑 하고, 변조한다. 또한, 송신기는 송신기와 수신기가 동일하게 알고 있는 파일럿 심볼을 생성한다. 송신기는 데이터 심볼에 파일럿 심볼을 삽입하여 송신 심볼을 생성한다.

S420 단계에서, 송신기는 동기화를 위한 프리앰블 시퀀스를 생성한다. 이때, 프리앰블 시퀀스는 좌우 대칭 특성과 우수한 상관 특성을 가지는 시퀀스로 결정될 수 있다. 예컨대, 프리앰블 시퀀스는 CAZAC 시퀀스일 수 있다.

S430 단계에서, 송신기는 프리앰블 시퀀스 중 적어도 일부에 공액(conjugate) 연산을 수행한다. 본 실시예에서 송신기는 사전-공액화 처리가 된 프리앰블 시퀀스를 송신 심볼과 함께 송신함으로써, 주파수 오프셋으로 인한 성능 열화를 줄이도록 한다. 주파수 오프셋이 존재하는 환경에서는, 수학식 4와 같이, 프리앰블을 검출하기 위한 자기상관 연산 과정에서

부분이 추가된다. 추가된 부분은 각 항마다 주파수 오프셋 인덱스가 불일치하며, 이로 인하여 프리앰블 검출 성능의 열화가 발생한다. 본 실시예에서 송신기는 생성된 프리앰블 시퀀스의 적어도 일부에 미리 공액(conjugate) 연산을 수행한 후, 전송함으로써 수신기가 프리앰블 검출을 위하여 자기상관 연산을 수행할 때 공액 연산을 수행하지 않도록 한다. 수신기에서 공액 연산을 수행하지 않는 경우, 각 항의 주파수 오프셋의 인덱스는 모두 동일한 상수로 표현될 수 있으므로, 공액 연산에서 주파수 오프셋의 영향을 제거할 수 있다. 즉, 개시된 기술에 따르면, 자기상관 연산을 사용하면서도 주파수 오프셋의 영향에 따른 성능 열화 없이 프리앰블을 검출할 수 있다.

일 실시예에 따라, 송신기는 프리앰블 시퀀스에 하나씩 번갈아 가며 공액 연산을 수행할 수 있다. 예컨대, 송신기는 수학식 5와 같이 공액 연산을 수행할 수 있다.

여기서, s[n]은 송신 신호를 의미하며, 특히 수학식 5에서는 S420 단계에서 생성된 프리앰블 시퀀스를 의미한다. 또한, s'[n]은 S420 단계에서 생성된 원 프리앰블 시퀀스의 적어도 일부에 공액 연산이 수행된 프리앰블 시퀀스를 의미한다.

송신기에서 프리앰블이 사전-공액화 처리가 되어 전송되었기 때문에, 수신기는 프리앰블 검출을 위한 수신 신호의 자기상관 연산 시, 수학식 6과 같이 공액 연산 없는 자기상관 연산을 수행한다.

이때, 주파수 오프셋의 영향을 고려하면, 수학식 6은 수학식 7과 같이 정리될 수 있다.

주파수 오프셋의 영향을 무시하면, S430 단계에서 송신기가 미리 프리앰블 신호에 번갈아 가며 하나씩 공액 연산을 수행하였기 때문에, 수신기는 수학식 6과 같이 공액 연산 없는 자기상관 연산을 수행하더라도 수학식 4와 같은 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 주파수 오프셋의 영향을 고려하면, 수학식 6과 같이 공액 연산 없는 자기상관 연산의 경우, 수학식 7에서 확인할 수 있듯이, 주파수 오프셋의 인덱스가 상수 부분만 남게 된다. 따라서, 개시된 기술에 따르면, 수학식 4와 달리 주파수 오프셋에 의한 성능 열화가 발생하지 않는다.

S440 단계에서, 송신기는 적어도 일부에 공액 연산이 수행된 프리앰블 시퀀스를 송신심볼에 삽입하여 송신 신호를 생성한다.

도 5는 종래의 프리앰블 검출과정에서 주파수 오프셋의 영향을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 개시된 기술의 일 실시예에 따라 프리앰블 검출과정에서 주파수 오프셋의 영향이 상쇄된 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 5와 같은 종래의 프리앰블 검출 과정에서는, 자기 상관 연산 시 각 항에 주파수 오프셋의 영향으로 인한

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등의 비 공통 요소가 발생한다. 반면, 도 6과 같이, 미리 송신기에서 프리앰블 신호의 적어도 일부에 공액 연산이 수행된 후 전송된 경우에는, 수신기에서 자기상관 연산 시 공액 연산을 수행하지 않기 때문에 각 항에 발생하는 주파수 오프셋의 영향은 모두 동일한 공통 요소(common factor)인

로 표현될 수 있다. 그 결과 주파수 오프셋의 영향은 상수로 표현 되며, 이에 따라 주파수 오프셋에 의한 성능 열화는 제거 된다.

도 7은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 공액 연산된 프리앰블 시퀀스를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서는 프리앰블 시퀀스로 CAZAC 시퀀스를 사용하는 경우를 예로 든다. 송신기는 우선, S710 단계에서 주파수 영역의 CAZAC 시퀀스를 생성한다. S720 단계에서는 주파수 영역의 CAZAC 시퀀스를 시간 영역의 CAZAC 시퀀스로 만들기 위해 역 고속 푸리에 변환(IFFT)을 수행한다. IFFT 결과, 시간 영역의 CAZAC 시퀀스가 생성된다. S730 단계에서, 송신기는 시간 영역의 CAZAC 시퀀스의 적어도 일부에 공액 연산을 수행한다. 예컨대, 송신기는 수학식 5와 같이 공액 연산을 수행하여, 사전-공액화된(Pre-Conjugated) CAZAC 시퀀스 s'[·]를 생성한다.

도 8은 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 수신기가 수신 신호에서 프리앰블을 검출하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이때, 프리앰블은, 수신 신호를 전송한 송신기가 프리앰블의 시퀀스 중 적어도 일부에 미리 공액 연산을 수행한 후 송신하는 신호일 수 있다. 일례로, 공액 연산은 수학식 5와 같이 수행될 수 있다. 이때, 공액 연산이 수행되기 이전의 원본 프리앰블 시퀀스는 일례로, CAZAC 시퀀스일 수 있다.

S810 단계에서, 수신기는 수신되는 신호를 버퍼에 저장한다. 버퍼는 FFT 심볼 사이즈의 버퍼 공간을 포함하며, 수신기는 버퍼에 수신 신호의 적어도 일부를 저장할 수 있다. S820 단계에서, 수신기는 버퍼에 저장된 수신 신호에 공액 연산 없는 자기상관 연산을 수행한다. 일 실시예에 따라, 수신기는 수학식 6과 같이 공액 연산 없는 자기상관 연산을 수행할 수 있다. S830 단계에서, 수신기는 연산 결과를 기초로 수신 신호에서 프리앰블을 검출한다. 예컨대, 수신기는 수학식 3과 같이 자기상관 절대값의 제곱이 최대가 되는 시간 τ를 산출하여 프리앰블을 검출할 수 있다.

도 9는 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 수신 신호에서 프리앰블 신호를 복원하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 개시된 기술에 따라 시간 영역에서 사전-공액화 처리가 된 프리앰블 시퀀스는, 다시 주파수 영역으로 변환하면, 원래의 프리앰블 시퀀스가 되지 않는다는 문제점이 있다. 예컨대, CAZAC 시퀀스를 시간 영역에서 사전-공액화 처리한 후, 이를 주파수 영역으로 변환하기 위하여 고속 푸리에 변환(FFT)을 하면 기존 주파수 영역의 CAZAC 시퀀스가 되지 않는다. 수신기는 대략적 주파수 동기를 위해 수신 신호의 프리앰블 시퀀스를 주파수 영역에서 원래의 프리앰블 시퀀스로 복원할 필요가 있다. 개시된 기술에서는 채널 영향과 잡음의 영향을 고려하여, 사전-공액화 연산이 수행되지 않은 프리앰블 시퀀스 값을 이용하여 사전-공액화 연산이 수행된 프리앰블 시퀀스 값을 추정한다.

S910 단계에서, 수신기는 전체 시퀀스 중 적어도 일부에 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 프리앰블을 수신한다. 일 실시예에 따라, 프리앰블은, 송신기가 전체 시퀀스에 하나씩 번갈아 가며 공액 연산을 수행한 후 송신한 신호일 수 있다. 일례로, 공액 연산은 수학식5와 같이 수행될 수 있다.

S920 단계에서, 수신기는 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행되지 않고 송신된 신호의 허수부를 기초로, 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 신호의 허수부를 추정한다. 이때, 수신기는 보간법(interpolation)에 따라 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 신호의 허수부를 추정할 수 있다. 일 실시예에 따라, 미리 전체 시퀀스에 하나씩 번갈아 가며 공액 연산이 수행된 신호의 허수부는 수학식 8과 같이 추정될 수 있다.

여기서, r[·]는 수신 신호를 의미하나, 특히, 수학식 8에서 r[n]은 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 신호를, r[n-1] 및 r[n+1]은 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행되지 않고 송신된 신호를 의미한다.

S930 단계에서, 수신기는 미리 공액 연산이 수행된 신호를 실수부는 그대로 유지하고, 허수부는 S920 단계에서 추정된 허수부로 하여 복원한다.

도 10은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 성능을 나타낸 그래프이다. 도 10에는 30km SUI(Stanford University Interim) 채널 환경에서 CAZAC 시퀀스를 프리앰블로 사용한 경우에, 주파수 오프셋이 없는 경우(SUI-1 w/o Fo, SUI-3 w/o Fo, SUI-4 w/o Fo)의 프리앰블 검출 성능 그래프와, 주파수 오프셋이 존재하는 경우(SUI-1 w/ Fo 1.32768, SUI-3 w/ Fo 1.32768, SUI-4 w/ Fo 1.32768)의 프리앰블 검출 성능 그래프가 도시되어 있다. 도 10의 그래프를 살펴보면, 주파수 오프셋이 존재하는 환경과 그렇지 않은 환경에서 프리앰블 검출 성능이 동일하게 나옴을 확인할 수 있다. 즉, 개시된 기술에서와 같이 사전-공액화된 프리앰블을 사용하는 경우에는, 자기상관 연산을 통하여 프리앰블을 검출하여도 주파수 오프셋이 공통 분모가 됨으로써 주파수 오프셋에 따른 성능 열화가 발생하지 않는다.

도 11은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 성능과, 종래의 프리앰블 검출 성능을 비교한 그래프이다. 도 11에는 주파수 오프셋이 존재하는 30km SUI 채널 환경에서 CAZAC 시퀀스를 프리앰블로 사용한 경우에, 개시된 기술에 따라 사전-공액화된 프리앰블을 사용하는 경우(Pre-Conj. Seq)의 검출 성능 그래프와, 종래 기술에 따라 기존의 CAZAC 시퀀스 그대로를 프리앰블로 사용하는 경우(Original Seq.)의 검출 성능 그래프가 도시되어 있다. 도 11의 그래프를 살펴보면, 개시된 기술을 따르는 경우 종래 기술의 경우에 비하여, 검출 성능이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있다. 개시된 기술에 따르면, 다중 경로 페이딩 환경에서 주파수 오프셋이 존재할 경우 성능 열화가 큰 기존의 방식에 비하여 프리앰블 검출 성능의 개선이 가능하다.

도 12는 개시된 기술의 일 실시예에 따른 프리앰블 검출 방법을 적용한 경우 주파수 동기 성능을 나타낸 그래프이다. 도 12에는 주파수 오프셋이 존재하는 30km SUI 채널 환경에서 CAZAC 시퀀스를 프리앰블로 사용한 경우에, 개시된 기술에 따라 사전-공액화된 프리앰블을 사용하는 경우(Preconjugate sequence)와, 종래 기술에 따라 기존의 CAZAC 시퀀스 그대로를 프리앰블로 사용하는 경우(Original sequence)의 주파수 동기 성능 그래프가 도시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 사전-공액화 과정에서 주파수 영역의 CAZAC 시퀀스가 변형되어 대략적 주파수 동기의 성능 열화가 발생할 수 있다. 이때, 개시된 기술의 일 실시예에 따라, 수신기는 보간법(interpolation)을 적용하여 변형된 CAZAC 시퀀스의 주파수 영역에서의 허수부를 추정하는데, 도 12의 그래프를 살펴보면, 주파수 동기의 성능 열화가 크지 않음을 확인할 수 있다.

이러한 개시된 기술인 시스템 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

1. 송신기가 수신기에 전송할 송신 신호를 생성하는 방법에 있어서,
   데이터 심볼 및 파일럿 심볼을 포함하는 송신 심볼을 생성하는 단계;
   동기화를 위한 프리앰블 시퀀스를 생성하는 단계;
   상기 프리앰블 시퀀스 중 적어도 일부에 공액(conjugate) 연산을 수행하는 단계; 및
   상기 적어도 일부에 공액 연산이 수행된 프리앰블 시퀀스를 상기 송신심볼에 삽입하여 상기 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하는 송신 신호 생성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 프리앰블 시퀀스는,
   CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스인 송신 신호 생성 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 공액 연산을 수행하는 단계는,
   상기 프리앰블 시퀀스에 하나씩 번갈아 가며 공액 연산을 수행하는 송신 신호 생성 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 공액 연산을 수행하는 단계는,
   

   

   (여기서, s[n]은 상기 프리앰블 시퀀스, s'[n]은 상기 적어도 일부에 공액 연산이 수행된 프리앰블 시퀀스, N은 FFT 사이즈를 의미함)에 따라 공액 연산을 수행하는 송신 신호 생성 방법.
5. 수신기가 수신 신호에서 프리앰블을 검출하는 방법에 있어서,
   수신되는 신호를 버퍼에 저장하는 단계;
   상기 저장된 신호에 공액 연산 없는 자기상관 연산을 수행하는 단계; 및
   상기 연산 결과를 기초로 상기 프리앰블을 검출하는 단계를 포함하는 프리앰블 검출 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 자기상관 연산을 수행하는 단계는,
   

   

   (여기서, z[τ]는 자기상관 값, r[·]는 수신신호, n은 샘플 인덱스, N은 FFT 사이즈를 의미함)에 따라 자기상관 연산을 수행하는 프리앰블 검출 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 프리앰블은,
   상기 수신 신호를 전송한 송신기에서 상기 프리앰블의 시퀀스 중 적어도 일부에 미리 공액 연산이 수행된 후 송신되는 프리앰블 검출 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 프리앰블은,
   CAZAC(Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 시퀀스인 프리앰블 검출 방법.
9. 수신기가 수신 신호로부터 프리앰블을 복원하는 방법에 있어서,
   전체 시퀀스 중 적어도 일부에 미리 공액(conjugate) 연산이 수행된 후 송신된 상기 프리앰블을 수신하는 단계;
   상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행되지 않고 송신된 신호를 보간(interpolation)하여 상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 신호를 추정하는 단계; 및
   상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 신호를, 실수부는 그대로 유지하고, 허수부는 상기 추정된 허수부로 하여 복원하는 단계를 포함하는 프리앰블 복원 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 추정하는 단계는,
    

    

    (이때, r[n]은 상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행된 후 송신된 신호, r[n-1] 및 r[n+1]은 상기 수신된 프리앰블의 전체 시퀀스 중 미리 공액 연산이 수행되지 않고 송신된 신호, n은 샘플 인덱스를 의미함)에 따라 상기 미리 공액 연산이 수행된 신호의 허수부를 추정하는 프리앰블 복원 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 프리앰블은,
    송신기가 상기 전체 시퀀스에 하나씩 번갈아 가며 공액 연산을 수행한 후 송신한 신호인 프리앰블 복원 방법.

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